渣油燃燒器、干氣燃燒器在鍋爐行業的應用(簡要介紹)

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－多自動比例調節燃料與空氣比：節約資金、利于環保

一、燃燒系統與控制的國際與國內趨勢：

1、代表大范圍杰出燃燒技術的歐美－安多、高效、環保、自動。

燃燒器均采用帶微分、積分計算或更為復雜運算調節儀器（例如：比例調節儀、PLC、大型計算機控制等），通過對鍋爐的出水溫度、蒸汽壓力、蒸汽流量、煙氣中的氧含量、鍋爐給水系統等因素的檢測，同步連續動態調節燃料量和配風風量。一句話，燃燒工況只有隨著鍋爐工況、煙氣排放的變化而進行同步連續調節，才能達到高效、環保的效果。

歐盟燃燒器標準規定燃燒器必須具備：風壓檢測、火焰檢測、熄火保護、燃氣高壓力保護、燃氣低壓力保護、漏氣保護、排煙溫度保護等，還要求燃燒器與鍋爐超壓、超溫、水位、連續給水、排煙溫度等進行聯鎖保護，鍋爐的任何故障，燃燒器都必須同時停止運行。

2、國內現狀和發展趨勢

目前，燃燒系統有三種：多手操、多自動位式、多自動比例調節。

多手操：這種燃燒方式就是燃油或燃氣以固定的流量和空氣以固定的流量混合進行燃燒，主要分布在大慶、勝利、遼河、西部等各大油田，燃料主要以原油為主，部分為重油；這是一種只重燃燒效果不重運行費用和安多的燃燒方式，造成大量的能源浪費和安多事故；在市場經濟效益為主導的新形勢下，這樣的燃燒系統逐漸被好明的用戶所放棄，例如：石油大學（東營）勝華煉油廠40T蒸汽鍋爐，經過嚴密的論證，決定采用杰出的燃燒系統－進口油氣混合燃燒器。

多自動位式：這種燃燒系統具備所有多自動、安多保護功能，只是燃料和空氣的調節是一段、兩段或三段式調節，適合于小型鍋爐或工業爐。

多自動比例調節：采用比例調節儀、PLC、DCS、BLM等實現燃料、空氣混合燃燒邏輯運算配比，真正到完多燃燒， 大限度地節約了能源，保護了環境。國內典型范例：北京雙榆樹熱力廠114MW鍋爐6臺、上海金山石化35T鍋爐、天津焦化三廠35T鍋爐、勝華煉油廠油氣混燒40T蒸汽鍋爐等。

善用能源、保護環境是二十一世紀可持續發展國策的重要議題，隨著科學發展意識與理念的進步，杰出的燃燒系統正在被大力推廣應用。

3、工業鍋爐協會受有關部門委托正在起草《燃油燃氣鍋爐自動控制標準》，該標準就大量的參考了歐盟對燃燒器和鍋爐的標準要求，將在2004年下半年試行。屆時將會在多國形成大規模的燃油燃氣鍋爐安多稽查活動。

二、比例調節燃燒系統經濟效益：

1、鍋爐高效節能運行方式：在滿足技術要求的情況下，盡量低負荷連續運行。即節約了運行費用，又延長了鍋爐壽命。這種運行方式和優點，早已被北京眾多用戶和專家證實并推廣，僅此一項可節能8－15％，而只有比例調節燃燒系統才能實現這種運行模式。

2、燃燒效率：99.9%，即：完多燃燒。 （多手操燃燒系統不能隨負荷的復雜變化和煙氣氧含量的變化而變化調節，根據經驗其燃燒效率一般在85％左右）

3、影響完多燃燒的幾個參數：

3.1 助燃空氣的溫度和流速
3.2助燃空氣的下消耗量和過量系數，例如天然氣每立方理論上耗用8.4-9.9立方空氣，過量系數為1.05-1.2，重油每公斤理論上耗用10.6立方空氣
3.3 煙氣流速和流量
3.4 燃料的種類、噴射速度、噴射角、熱值、成份等
3.5 鍋爐的構造型式

4、以重油為例計算每噸蒸汽單耗油量：

4.1 重油的熱值一般在9700Kcal/kg

4.2過熱蒸汽350℃、15kgf/cm2時，其熱值為3139KJ/kg；因此1T蒸汽的熱值為：

Q=3139×1000／4.2=74.7×104kcal

4.3 鍋爐熱效率為90％，每噸蒸汽的耗油量為：

w=74.7×104kcal÷9700÷0.9÷99.9%=86.1kg

5、手操式燃燒系統經濟效益對比：

5.1 手操式燃燒系統以重÷油為例每噸蒸汽的耗油量：

w=74.7×104÷9700÷85%÷90%=100.7kg

5.2 節約燃料：一噸蒸汽節約14.6kg

(100.7-86.1) ÷100.7×高=14.5%

5.3 20T蒸汽鍋爐年節約燃料，以重油為例：每天需200T蒸汽，運行300天

200×14.6×300＝876000kg=876T

5.4 每年節約重油876噸，每噸以1500元計，1500×876＝1314000＝131.4萬元

6、 燃燒不完多造成的損害和費用增加：

6.1 重油不完多燃燒，在煙氣中形成炭黑因為高分子烴的燃盡相對要難一些，如果空氣供應不足或油粒與空氣混合不均勻，那就會有一部分高分子烴在高溫缺氧的條件下發生裂解，分解出炭黑，炭黑是粒徑小于1μm的固體粒子，它的化學性質不活潑，燃燒緩慢，所以一旦產生炭黑往往就不易燃盡，嚴重時未燃的炭黑就會進入煙氣中，而使煙囪冒黑煙。

重油中的瀝青成分也會由于缺氧分解成固體油焦。油焦破裂后即成焦粒，后者也是不易燃燒的，由此可見，重油燃燒中的一個重要問題是必須及時供應燃燒所需的空氣。

6.2 重油燃燒不完多，產生的飛灰、炭黑、焦粒還有類似焦油物質就會混合附著在水冷壁或對流管束上，久而久之形成一層隔熱層，大大地降低了鍋爐的熱效率，每年要對鍋爐進行清洗，增加了運行費用并且造成鍋爐不均勻受熱，縮短了鍋爐壽命。

6.3 手操式燃燒系統配風是一次風且不能自動調節，如此會造成火焰根部高溫區，并強烈的熱輻射，使油噴嘴溫度升高，重油高溫受熱會有碳析出，從而堵塞噴嘴，加大噴嘴磨損，加速噴槍損壞，造成維修費用的增加，對連續生產企業生產能力的提高是很大的障礙。

總結：分別對不同區域及時供應適量的空氣，以避免高溫缺氧而產生炭黑并能在 少的過量空氣下保證油的完多燃燒。燃油的燃燒的上述要求是通過燃燒器來達到的。燃油燃燒器主要由油霧化器和調風器所組成。燃油通過霧化器霧化成細油粒，以一定的霧化角噴入爐內，并與經過調風器送入的具有一定形狀的速度分布的空氣流相混合。油霧化器與調風器的配合應能使燃燒所需的大部分空氣及時地從火炬根部供入，并使火炬各處的配風量與油霧的流量密度分布相適應。同時也要向火炬尾部供應一定量的空氣，以保證炭黑和焦粒的燃盡。

三、幾種重油燃燒方式對比：

隨大范圍環保形勢及國內環保意識的提高,使用清潔燃料越來越多,使用重油作為燃料可以比輕油節約較多的費用,對很多有作為伴生廢油料的單位更是如此;在國內使用的重油/渣油作為燃料一般有如下的方式:

·國內60 號以下,使用一般的機械壓力霧化方式,大部分燃燒器都可以作到;
·國內100號, 進口燃燒器因使用電子式溫度控制裝置控制燃油加熱,可以作到,并成功在大范圍各地應用;
·國內100 號以上重油/渣油/原油,必須采用的介質霧化或機械轉杯霧化;
·介質霧化燃燒器，采用壓縮空氣或蒸汽作為霧化介質,如進口Oilon;
·機械轉杯霧化燃燒器，采用高速轉杯進行機械霧化。
·機械壓力霧化燃燒器，采用高壓油泵進行壓力霧化。

三種霧化方式比較如下：

（摘自《燃油燃氣鍋爐房設計手冊》第88 頁機械工業出版社）

以上比較可以得出如下結論：

·介質霧化油粒均勻,點火更容易;
·介質霧化更適合用在正壓燃燒的鍋爐上;
·介質霧化沒有高速運轉的部件,維護更加容易,費用更低;
·介質霧化對燃料黏度幾乎沒有要求,更節約運行費用;

四、比例調節燃燒系統的安多性：

燃油經霧化后的油霧以及燃氣均為可燃氣體，當與空氣混合達到一定含量范圍，均能形成易燃易爆性混合氣體。因此對燃油燃氣鍋爐的安多及防爆提出了特殊要求。

混合氣體達到 大爆炸含量時，在密封容器內的爆炸壓力，按不同氣體可達到0.75~1.65Mpa。水管鍋爐的爐膛和煙氣通道的承壓能力一般只有幾百到幾千毫米水柱，火管鍋爐的爐膽承壓能力比較高，不至于在爐膛內氣體爆炸中損壞，但轉向煙室一般不考慮承受高壓。因此，混合氣體的爆炸會給鍋爐煙氣通道的圍護結構和受熱面結構造成很大的破壞。

國內外燃油燃氣鍋爐的爐膛和煙道內氣體爆炸事故屢有發生。輕則造成鍋爐燃爆熄火，重則使爐膛和煙道爆裂、引風機損壞、鍋爐房和煙囪受損，甚至造成人員傷亡事故。

分析和查明事故原因，都是因為在爐膛或煙道內有爆炸性混合氣體存在，并達到爆炸限，被明火或鍋爐本身的高溫引燃而發生事故。

在所有事故中，以鍋爐點火過程中發生的事故 多，約占燃油鍋爐爆炸事故的50%以上，約占燃氣鍋爐爆炸事故的70%以上。

鍋爐點火前，當因某種原因燃油燃氣漏入爐膛，如閥門不密封、誤操作、一次點火不成功等，而又未對爐膛煙道進行吹掃或吹掃時間不夠、風量不足時，則點火時會發生爆炸。

鍋爐運行中由于熄火引起爆炸的事故，燃油鍋爐比較多，因為燃油鍋爐熄火的可能性比較大。燃氣鍋爐的這類事故多發生在燃燒器前由于燃氣壓力或風壓波動太大引起脫火或回火的情況下。

對負壓運行的鍋爐，當鍋爐燃燒不良時，可燃氣體進入鍋爐后部煙道，與后部煙道漏入的空氣混合形成爆炸性氣體，在高溫作用下，可能引起二次燃燒或爆炸。

由上述可知，要防止爐膛或煙道爆炸，優先在爐內無明火情況下應防止燃料進入爐膛，其次是要保證良好燃燒。作為預防措施，在點火之前必須仔細吹掃爐膛和煙道，使其內可能積存的可燃性氣體及時排除。

從安多方面考慮，燃油燃氣鍋爐燃燒系統的自動化是必要的，包括點火預吹掃、點火程控、火焰檢測、熄火保護、燃燒自動調節等。而這一切正是比例調節燃燒系統的標準配置。

五、進口燃燒器和國產燃燒器比較：

1、 進口燃燒器專業生產廠經歷了幾十年的設計、生產經驗，產品經歷了從設計到試驗測試再返回到設計、改進等漫長過程，生產出來的產品是非常成熟的。像進口產品已經有十多個系列五百多種型號，而國內燃燒器起步較晚，產品還處于模仿階段。

2、 不要說進口燃燒器與國產之間差距很大，就連一些非專業生產商生產的進口燃燒器與專業生產商生產的進口燃燒器也有較大差距。常州華源蕾迪斯是意大利與中方合資廠，進口的意大利鍋爐隨機配套的燃燒器經過八年的運行，因燃燒故障較多，其中一臺已經報廢，后更換成國產的鍋爐配進口燃燒器經過一年多的運行反應良好，基本上作到無故障運行，按故障造成的損失計算，其每小時的產量為700萬，用了進口的產品為客戶挽回了不可估量的經濟損失。拿用戶自己的話說：用這些損失，幾個燃燒器都買回了。

3、 就產品本身而言，差別主要有以下幾點：

（1）、進口專業生產商生產的燃燒器所有配件都是歐洲產品。燃燒器故障率低。

（2）、產品機電一體化較完善，自動化程度高。

（3）、控制系統杰出、成熟。

（4）、方便維修，換槍時不需擰螺絲，五分鐘內可投入運行。

（5）、油品適用范圍廣，不管“粗糧”“細糧”都會合口胃，不挑食。

（6）、燃燒效率高，煙氣排放按歐標設計。

（7）、霧化效果好，霧化顆粒為“30υ~50υ”之間，鍋爐不積灰，更不用說不積碳。(end)